Die Hitze der Sonne kann jetzt Hand in Hand mit dem Gefrieren des Weltraums arbeiten, um Energie zu erzeugen. Forscher der Stanford University haben zum ersten Mal bewiesen, dass die beiden offensichtlichen Gegensätze gleichzeitig Energie für ein einzigartiges Gerät erzeugen können.
„Wir haben das erste Gerät gebaut, mit dem eines Tages am selben Ort und zur selben Zeit Energie erzeugt und Energie gespart werden kann, indem zwei sehr unterschiedliche Eigenschaften des Lichts gesteuert werden“, sagte Shanhui Fan, leitender Autor des Stanford-Elektrotechnikers.
Kombination von Technologien für Sonne und Raum
Die Solarbranche ist in den letzten Jahrzehnten rasant gewachsen. Allein im letzten Jahrzehnt betrug die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate 54 Prozent .
Die Installation von Solarmodulen stieg im Jahr 2016 stark an und wird aufgrund sinkender Installationskosten voraussichtlich weiter steigen. Ein durchschnittlich großes Wohnsystem in den USA ist von mehr als gesunken 40.000 USD 2010 bis fast 17.000 USD heute vor Incentives laut Verband der Solarenergieindustrie . Aktuelle Preise im Versorgungsmaßstab reichen von 28 USD / MWh - 45 USD / MWh wettbewerbsfähig mit allen anderen Energieformen.
"Es ist allgemein anerkannt, dass die Sonne eine perfekte Wärmequelle ist, die die Natur den Menschen auf der Erde bietet", sagte Zhen Chen, der Erstautor der Studie, der ein ehemaliger Postdoktorand in Stanford ist. "Es ist weniger bekanntdiese Natur bietet dem Menschen auch den Weltraum als perfekten Kühlkörper. "
Objekte strahlen Infrarotstrahlen aus - Licht, das für das menschliche Auge unsichtbar ist. Ein Großteil dieser Strahlung geht auf die Erde zurück, nachdem sie von Partikeln in der Atmosphäre reflektiert wurde, aber ein Teil davon gelangt in den Weltraum. Dies führt zu Oberflächen, die im Infrarotbereich strahlenDie Strahlungskühlungstechnologie ist bei weitem nicht so entwickelt oder fortschrittlich wie die Solartechnologie, könnte jedoch zur Steigerung der Solarzellenleistung beitragen.
Chen und Fan kombinierten einen Germanium-Solarabsorber mit einem Strahlungskühler aus Siliziumnitrid, Silizium und Aluminium. Alles war im Vakuum, um unerwünschten Wärmeverlust zu verhindern.
Sie bauten den Prototyp so, dass er die Größe einer Tortenplatte hatte, und montierten ihn dann auf einem Stanford-Gebäude. Sie verglichen die Temperatur der Luft auf dem Dach mit der Temperatur der oberen und unteren Schicht des Geräts.
Sie stellten fest, dass die oberste Schicht heißer war als die Dachluft, was sie erwarteten, weil sie Sonnenlicht absorbierte. Die untere Schicht war zu ihrer Erregung kühler als die Luft auf dem Dach, was auf die von unten abgestrahlte Wärme hinweistdes Geräts nach oben.
"Auf einem Dach stellen wir uns vor, dass eine Photovoltaikzelle Strom liefern kann, während der Strahlungskühler an heißen Sommertagen das Haus abkühlen kann", sagte Chen.
Neue Technologie und neues Energiepotential
Diese Technologie ist zweifellos vielversprechend. Chen sagte jedoch, dass noch viel zu tun sei, bevor dieses Gerät kommerziell oder sogar staatlich eingesetzt werden könne.
Sie müssen noch feststellen, ob das Gerät Strom erzeugt. Der obersten Schicht fehlte die Metallfolie, die normalerweise in Solarzellen zu finden ist. Diese Folie hätte jedoch verhindert, dass das Infrarotlicht entweicht.
Die Kosten sind auch eines der größten Hindernisse für die Skalierung des Geräts. Das Infrarotfenster des Zinkselenids ist der teuerste Teil und erfordert eine billigere Alternative. Der Solarabsorber und die Kühleinheit müssen ebenfalls durch billigere Materialien ersetzt werden.
Das Stanford-Team ist weiterhin optimistisch, dass es laut Chen eine Revolution in der multifunktionalen Solartechnologie auslösen könnte.
"Ich denke, diese Technologie könnte möglicherweise die derzeitige Solarzellentechnologie revolutionieren", sagte Chen. "Wenn unser Konzept demonstriert und erweitert wird, wird die zukünftige Solarzelle zwei Funktionen in einer haben: Strom und Kühlung."
Via : Stanford News